植物多样性对于生态系统功能有何意义？这是学术界尚未完全解决的科学难题。这个问题的解决有助于理解生物多样性保护的意义、认识生态系统的运行规律。以往基于盆栽、样地等尺度的研究难以反映自然界生态系统的真实状况和复杂性，特别是难以捕捉水源供给、水文调节等方面的生态功能。流域是由宏生态系统组成的自然单元，是以水系为纽带将气候、土壤、植被等自然要素连结而成的不可分割整体，同时也是水文循环和生态系统的基本空间载体。因此，揭示流域尺度植物多样性与宏观生态功能之间的关系至关重要。
中国科学院武汉植物园领衔的国际合作团队研究了分布于欧洲、美洲、亚洲的846个森林流域，基于多源遥感产品、全球径流指数数据集、全球森林生物多样性倡议（GFBI）数据库的5.5万余个样地调查数据等，系统评估了树种丰富度对流域生态多功能性的影响。研究涵盖了碳固定、碳储存、水源供给、水文调节和土壤保持五类生态功能，共包括11项具体指标。研究团队采用均值法、主成分分析法和多阈值法三种方法计算流域生态多功能性指数，并控制了森林结构、气候、土壤和地形等因素的影响。结果发现树种更丰富的流域具有更高的生态多功能性。进一步分析表明，树种丰富度对生态多功能性的促进作用随流域面积增大而增强，并受到气候条件调节。
该研究将传统生物多样性与生态系统功能关系（BEF）的认识从局部样地拓展到流域尺度，揭示了植物多样性的宏观生态功能，并构建了表征流域生态多功能性（Ecological Multifunctionality of Watersheds）的指标体系和方法。该研究深化了对生态多功能性形成机制的认识，也为制定兼顾生物多样性保护和生态功能提升的森林经营策略提供了科学依据。
相关研究成果以“Ecological multifunctionality of watersheds increases with tree species richness”为题，发表于Nature Communications。武汉植物园助理研究员张桀滈为论文第一作者，武汉植物园张全发研究员、张克荣研究员为通讯作者。本项工作得到国家自然科学基金项目（32401373, 32430068, 32471650）和中国科学院青年创新促进会优秀会员项目的资助。
图1 树种丰富度与流域生态多功能性关系
